Vplyv veku na prieduchovú vodivosť a fotosyntézu dubu letného

Eva Beňová

Bachelor's thesis

Vliv věku na průduchovou vodivost a fotosyntézu dubu letního

Abstract:

S přibývajícím věkem se snižuje vitalita stromu. Ekofyziologické parametry – fotosyntéza, křivky závislosti fotosyntézy na koncentraci CO2 (A-Ci křivky) a na světle, fluorescence chlorofylu, průduchová vodivost a vodný potenciál nám podávají informace o fyziologické vitalitě rostlin. V bakalářské práci byly zmíněné parametry použity na posouzení vlivu věku dubu letního (Quercus robur) na průduchovou vodivost a fotosyntézu. Byly mezi sobou porovnávány dvě věkové skupiny stromů, v první měly stromy více jak 600 let, v druhé byly stromy, jejichž věk byl méně než 30 let. Gazometrické měření ukázalo na nižší celkovou intenzitu fotosyntézy starých stromů. Pomoci A-Ci křivek, byly určeny biochemické limity Vcmax, Jmax a Rd (maximální karboxylace enzymu Rubisco, maximální rychlost transportu elektronů a denní dýchání; v daném pořadí), které se mezi starými a mladými stromy nelišily. Fluorescence chlorofylu nám sloužila k určení maximálního kvantového výtěžku v noci (Fv/Fm) a za různých intenzit osvětlení (Fvˈ/Fmˈ), přičemž nebyly detekovány rozdíly ve světelné části fotosyntézy mezi starými a mladými stromy. V čem se ale mladé od starých stromů lišily, byla průduchová vodivost, která byla při nelimitujícím obsahu vody v půdě nižší starých stromů než u mladých. Následkem toho byla u nich nižší i intercelulární koncentrace CO2, co vedlo k nižší koncentrace CO2 na místech karboxylace a celkově k nižší intenzitě fotosyntézy. Na druhou stranu v létě, za mírného přísušku, měly staré stromy lepší přístup k půdní vodě, co indikovalo vyšší hodnoty vodního potenciálu. Díky tomu, měly staré stromy v létě podobnou maximální průduchovou vodivost jako mladé stromy; minimální průduchová vodivost v noci a při maximálních evapotranspiračních požadavcích byla ale u starých stromů vyšší než u mladých. Výsledky naznačují, že jedním z hlavních důvodů chřadnutí stromů ve vysokém věku je regulace průduchové vodivosti a tím i optimalizace schopnosti regulovat asimilaci uhlíku a transpiraci.

Abstract:

Increasing age brings along lowering of the tree vitality. Ecophysiological parameters as photosynthesis and its dependence on the concentration of CO2 (A-Ci curves) and light, chlorophyll fluorescence, stomatal conductance and water potential provide information on the physiological vitality of plants. These methods were used to assess the effect of age on the photosynthesis of pedunculate oak (Quercus robur). Two groups of trees were compared, the first group was over 600 years old while the second was less than 30 years old. Gas exchange measurements indicated lower light-saturated photosynthesis of old trees. Using A-Ci curves helped to estimate biochemical limitations of photosynthesis such as Vcmax, Jmax a Rd (maximum rate of carbon carboxylation, maximum electron transport speed and day respiration; respectively), which were similar for both groups of the trees. Chlorophyll fluorescence measurements enabled to estimate dark adapted (Fv/Fm) and light-adapted fluorescence (Fvˈ/Fmˈ). There were no differences between old and young trees in the parameters of chlorophyll fluorescence. However, the stomatal conductance was lower in old than in young trees under unlimited soil water availability. Resulting intercellular concentration of CO2 was lower in old trees, which indicated a lower concentration of CO2 at the sites of carboxylation and lower carbon assimilation rate. On the other hand, higher values of water potential of old trees in the mild drought in summer indicated their better access to soil water. Therefore, maximal stomatal conductance was similar in both groups of trees upon mild drought. Minimum stomatal conductance was higher in old trees. The results suggest that one of the reasons for the lowering of the vitality of old trees is their inability to regulate stomatal conductance, and to optimize carbon assimilation-water loss balance.

Abstract:

S pribúdajúcim vekom sa znižuje vitalita stromov. Ekofyziologické parametre – fotosyntéza, krivky závislosti fotosyntézy na koncentrácii CO2 (A-Ci krivky) a na svetle, fluorescencia chlorofylu, prieduchová vodivosť a vodný potenciál nám podávajú informácie o fyziologickej vitalite rastlín. V bakalárskej práci boli zmienené parametre použité na posúdenie vplyvu veku dubu letného (Quercus robur) na prieduchovú vodivosť a fotosyntézu. Boli medzi sebou porovnávané dve vekové skupiny stromov, v prvej mali stromy viac ako šesťsto rokov, v druhej boli stromy, ktorých vek je menej ako tridsať rokov. Gazometrické meranie ukázalo na nižšiu celkovú intenzitu fotosyntézy starých stromov. Pomocou A-Ci kriviek boli určené biochemické limity Vcmax, Jmax a Rd (maximálna karboxylácia enzýmu Rubisco, maximálna rýchlosť transportu elektrónov a denné dýchanie; v danom poradí), ktoré sa medzi starými a mladými stromami nelíšili. Fluorescencia chlorofylu nám slúžila k určeniu maximálneho kvantového výťažku v noci (Fv/Fm) a za rôznych intenzít osvetlenia (Fvˈ/Fmˈ), pričom neboli detekované rozdiely vo svetelnej časti fotosyntézy medzi starými a mladými stromami. V čom sa ale staré od mladých stromov líšili bola prieduchová vodivosť, ktorá bola za nelimitujúceho obsahu vody v pôde nižšia u starých ako u mladých stromov. Následkom toho bola u nich nižšia aj intercelulárna koncentrácia CO2, čo viedlo k nižšej koncentrácii CO2 na miestach karboxylácie a celkovej nižšej intenzite fotosyntézy. Na druhú stranu v lete, za mierneho prísušku, mali staré stromy lepší prístup k pôdnej vode, čo indikovalo vyššie hodnoty vodného potenciálu. Vďaka tomu mali staré stromy v lete podobnú maximálnu prieduchovú vodivosť ako mladé stromy; minimálna prieduchová vodivosť v noci a pri maximálnych evapotranspiračných požiadavkách bola ale u starých stromov vyššia než u mladých. Výsledky naznačujú, že jedným z dôvodov pre chradnutie stromov vo vysokom veku je regulácia prieduchovej vodivosti a tým aj optimalizácia schopnosti regulovať asimiláciu uhlíka a transpiráciu.

Keywords

fotosynéza, A-Ci křivky, průduchová vodivost, vodní potenciál, dub letní, věk, fyziologická vitalita, fluorescence chlorofylu

Keywords

chlorophyll fluorescence, photosynthesis, A-Ci curves, stomatal conductance, water potential, pedunculate oak, age, physiological vitality

Keywords

fotosynéza, A-Ci krivky, fluorescencia chlorofylu, fyziologická vitalita, prieduchová vodivosť, vodný potenciál, dub letný, vek

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Josef Urban, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Bachelor programme / field:
Forestry / Forestry